ĆWICZENIE NR 1 Badanie jakości betonu w konstrukcji za pomocą młotka SilverSchmidt - N

Transkrypt

1 KATEDRA BUDOWLANYCH ĆWICZENIE NR 1 Badanie jakości betonu w konstrukcji za pomocą młotka SilverSchmidt - N LABORATORIUM BETONOWYCH Strona 1 1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się ze sposobem kontroli jakości betonu w konstrukcji za pomocą młotka SilverSchmidt - N. 2. PROGRAM ĆWICZENIA 1. Dokonać kontroli wskazań młotka Schmidta na kowadle Schmidta 2. Dokonać wyboru i przygotować miejsca pomiarowe w zadanym elemencie. 3. Dokonać pomiarów liczb odbicia w miejscach pomiarowych. 4. Opracować wyniki w ormie sprawozdania. 3. SPOSÓB WYKONANIA POMIARÓW 3.1 Przeznaczenie i zasada działania młotka SilverSchmidt - N Przyrząd określa powierzchniową twardość betonu na podstawie pomiaru wielkości odskoku od powierzchni betonu masy uderzającej z określoną siłą. Uderzenie wywoływane jest za pomocą systemu sprężynowego. Energia uderzenia wynosi 2,207 Nm. Młotek służy do badania betonu zwykłego monolitycznych i preabrykowanych w konstrukcjach betonowych, żelbetowych i sprężonych. Skróconą instrukcję obsługi przyrządu zamieszczono w zał Wybór, przygotowanie i liczba miejsc do badań Miejscami badania są powierzchnia betonu wynoszące ok. 50 cm 2 w obrębie których dokonuje się pomiarów liczb odbicia w punktach pomiarowych. Miejsca pomiarowe nie powinny być położone w odległości mniejszej niż 3 do 4 cm od krawędzi elementu. Miejsca badań powinny być rozłożone możliwie równomiernie na całej powierzchni badanych elementów konstrukcyjnych. Zaleca się badanie tych powierzchni betonu które w czasie betonowania przylegały do orm lub deskowania (najlepiej boczne), należy natomiast unikać powierzchni górnych, na których występuje mleczko cementowe. Wykonywanie pomiarów jest niedopuszczalne: a) w miejscach, gdzie beton jest rakowaty, spękany, skarbonizowany, skorodowany i w sposób widoczny lokalnie zawilgocony, b) w miejscach nagromadzenia mleczka cementowego lub grubego kruszywa. Warunkiem dopuszczenia tych miejsc do pomiaru jest usunięcie warstw wadliwych. Beton pokryty arbą, tynkiem lub zanieczyszczeniami przed pomiarem należy oczyścić. Miejsca do badań powinny być gładkie i odpylone. W razie potrzeby należy je wyrównać przy użyciu kamienia ściernego. Wymagane jest wykonanie pomiarów w n = 12 miejscach pomiarowych w obrębie każdego elementu, dokonując po min. 5 odczytów w każdym miejscu.

2 KATEDRA BUDOWLANYCH ĆWICZENIE NR 1 Badanie jakości betonu w konstrukcji za pomocą młotka SilverSchmidt - N LABORATORIUM BETONOWYCH Strona Przeprowadzenie pomiarów Przed każdym badaniem należy sprawdzić prawidłowość wskazań młotka na kowadle kontrolnym i ew. wprowadzić poprawkę korygującą przy opracowaniu wyników. Młotek należy ustawić prostopadle do badanej powierzchni i powoli naciskać, aż do zwolnienia mechanizmu spustowego i wywołania uderzenia. Zanotować wartość liczby odbicia. 4. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW 4.1 Określenie liczby kontrolnej Q k i sprawności przyrządu Na kowadle ustawionym na nieruchomym podłożu należy dokonać 3 pomiarów kontrolnych i obliczyć kontrolną liczbę dobicia Q k. Młotek prawidłowo działający powinien wskazywać liczby odbicia w granicach od 91 ± 2, Określenie liczby odbicia Q i w poszczególnych miejscach pomiarowych 1. Obliczyć: Qi0 mi i - numer miejsca badań Q i0 - średni odczyt liczby odbicia w i-tym miejscu badań - liczba punktów w i-tym miejscu badań m i 2. Odczyty Q ij różniące się od średniego odczytu Q i0 dla danego miejsca więcej niż o 5 jednostek należy odrzucić i ponownie obliczyć Q i, uwzględniając ew. poprawkę ze względu na liczbę odbicia na kowadle L k (zgodnie z punktem 4.1): Q i m j1 m i,corr mi j1 Q i,corr Q i skorygowana (sprowadzona) średnia liczba odbicia dla i-tego miejsca badań m i,corr skorygowana liczba punktów pomiarowych (m i,corr 3) Jeśli skorygowana liczba wyników dla miejsca badań m corr < 3, wyniki dla i tego miejsca badań odrzuca się w całości 4.3 Dobór hipotetycznej unkcji regresji Doboru hipotetycznej unkcji regresji należy dokonać według zał. 3 lub według wskazań prowadzącego zajęcia. ij Q ij

3 KATEDRA BUDOWLANYCH ĆWICZENIE NR 1 Badanie jakości betonu w konstrukcji za pomocą młotka SilverSchmidt - N LABORATORIUM BETONOWYCH Strona 3 W przypadku młotka SilverSchmidt-N można przyjąć ogólną postać krzywej regresji: 0,064Q c 1 2C 1,8943 e MPa c - wytrzymałość betonu na ściskanie, Q - wartość liczby odbicia 1 - poprawka zależna od wieku betonu (Tab. 1) 2 - poprawka zależna od wilgotności betonu (Tab. 2) C - współczynnik korelacji Tab. 1. Poprawki do określania jakości betonu w zależności od wieku betonu w chwili badania Wiek w dniach Poprawka 1 1,20 1,04 1,00 0,92 0,86 0,78 0,75 0,7 0,60 Wartości pośrednie należy interpolować liniowo Tab. 2. Poprawki do określania jakości betonu w zależności od stanu wilgotności betonu Stan wilgotności nasycony wodą pow.-suchy wysuszony Poprawka 2 1,12 1,00 0,96 Jeśli dysponuje się wynikami badań wytrzymałości betonu (np. z odwiertów próbnych), należy dokonać skorelowania przyjętej krzywej regresji, poprzez dobór współczynnika korelacji C, którego wartość oblicza się ze wzoru: c,test C c C - współczynnik korelacji c,test - średnia, porównawcza wytrzymałość betonu - wytrzymałość z przyjętej unkcji regresji c 4.4 Określenie parametrów rozkładu wytrzymałości betonu na ściskanie 1. Obliczyć wytrzymałość betonu w i-tym miejscu wykorzystując unkcję regresji z odpowiednimi poprawkami 2. Obliczyć wytrzymałość średnią betonu: n ci cm i1 ncorr MPa 3. Obliczyć odchylenie standardowe wytrzymałości betonu: s corr cm ci MPa n 1 4. Obliczyć wskaźnik zmienności wytrzymałości betonu: corr 2 s cm

4 KATEDRA BUDOWLANYCH ĆWICZENIE NR 1 Badanie jakości betonu w konstrukcji za pomocą młotka SilverSchmidt - N LABORATORIUM BETONOWYCH Strona Określenie wytrzymałości minimalnej i ocena jakości betonu 1. Obliczyć minimalną wytrzymałość betonu: c,min cm ts MPa t - parametr zależny od przyjętego rozkładu wytrzymałości, liczności populacji wyników oraz założonego prawdopodobieństwa P przekroczenia wartości c,min. Dla rozkładu normalnego i P = 95%, wartość parametru t = 1,645. Obliczona wytrzymałość betonu c,min jest zapewniona z prawdopodobieństwem 95%. Odpowiada ona wytrzymałości gwarantowanej G c,cube co oznacza, że jest ona podstawą do kwaliikowania badanego betonu do odpowiedniej klasy, o nie wyższej wytrzymałości. 2. Obliczyć współczynnik jednorodności betonu: 3. Dokonać oceny jakości betonu w/g Tab. 3 k c,min [%] cm Tab. 3. Ocena jakości betonu na podstawie współczynnika jednorodności k i wskaźnika zmienności Współczynnik jednorodności k Powyżej Poniżej 0.67 Wskaźnik zmienności Poniżej 10% 10-15% 15-20% Powyżej 20% Jakość betonu bardzo dobra dobra dostateczna zła 5. DOKUMENTACJA ĆWICZENIA. Wyniki ćwiczenia należy opracować w ormie sprawozdania. Sprawozdanie powinno zawierać: a). skład osobowy zespołu i numer grupy laboratoryjnej, b). dane charakteryzujące badany element, c). opis przyrządu, d). datę, warunki i sposób przeprowadzania badania, e). dziennik pomiarów, ). podstawy określenia zależności - Q (unkcja regresji) i wyniki obliczeń, g). wnioski. 6. WIADOMOŚCI KONIECZNE DO ROZPOCZĘCIA ĆWICZENIA. a). podział metod badań nieniszczących b). budowa i zasada działania młotków Schmidta oraz zakresy ich stosowania c). program ćwiczenia d). ocena jakości betonu za pomocą kilku metod pomiarowych Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy wydrukować dziennik pomiarowy 7. LITERATURA. [1] Pr. zbiorowa. Budownictwo betonowe, t.viii. Badania materiałów, elementów i konstrukcji. ARKADY Warszawa 1970

5 KATEDRA BUDOWLANYCH ĆWICZENIE NR 1 Badanie jakości betonu w konstrukcji za pomocą młotka SilverSchmidt - N LABORATORIUM BETONOWYCH Strona 5 [2] Ajdukiewicz A., Starosolski W., Sulimowski Z., Konstrukcje betonowe, Laboratorium. Skrypt PŚ, Gliwice 1983 [3] PN 74/B Nieniszczące badania konstrukcji z betonu. Metoda sklerometryczna badania wytrzymałości betonu na ściskanie za pomocą młotka Schmidta typu N [4] Instrukcja stosowania młotków Schmidta do nieniszczącej kontroli jakości betonu. Instrukcja 510. ITB, Warszawa ZAŁĄCZNIKI 1. Dziennik pomiarów sklerometrycznych 2. Skrócona instrukcji obsługi młotka SilverSchmidt - N 3. Dobór hipotetycznej unkcji regresji

6 Załącznik 1 Dziennik pomiarów sklerometrycznych DZIENNIK POMIARÓW SKLEROMETRYCZNYCH Data badania Nr grupy Nr zespołu Skład zespołu Oznaczenie elementu Typ i numer przyrządu Numer miejsca Liczba odbicia na kowadle Odczyty liczby odbicia w punktach pomiarowych Q k = Średnia liczba odbicia Q m Qi n Odczyt średni Q i Odczyt średni sprowadz ci, [MPa] ci cm 2 Q i,val cm n ci corr Postać ogólna krzywej regresji: 2 C... c 1 Wiek betonu Q m,val Stan wilgotności betonu Qi 91 ncorr Qk Współczynnik korelacji C = Odchylenie standardowe wytrzymałości betonu na ściskanie s cm ci n 1 corr Średnia wytrzymałość betonu na ściskanie 2 Wskaźnik zmienności s cm Wytrzymałość minimalna betonu na ściskanie cm = [MPa] c,min = cm ts = G c,cube = [MPa] Współczynnik jednorodności Jakość betonu KLASA BETONU k c,min cm Opracował Sprawdził

7 Zał 2.Skrócona instrukcja obsługi Młotka SilverSchmidta - N I) Przeznaczenie przyrządu Młotek służy do badania betonu zwykłego w konstrukcjach i preabrykatach betonowych, żelbetowych i sprężonych. W zależności od możliwości dostępu do elementu, wyniki można uznać za reprezentatywne dla elementów o najmniejszym wymiarze nie większym niż: - przy dostępie jednostronnym (lub dwustronnym przyległym) - przy dostępie dwustronnym (przeciwległym) 20 cm 40 cm - przy dostępie trój- lub czterostronnym: 60 cm Młotka Schmidta nie należy stosować do badania płyt o grubości mniejszej niż 5 cm. Wykonanie pomiarów jest niedopuszczalne gdy beton jest zamarznięty. II) Lokalizacja i przygotowanie miejsc pomiarów Miejscem badania jest powierzchnia betonu wynosząca ok. 50 cm 2 na której wykonuje się pomiary liczby odbicia w punktach pomiarowych. Miejsca pomiarowe nie powinny być położone w odległości mniejszej niż 4 cm od krawędzi elementu, zaś grubość betonu nie powinna być mniejsza niż 5 cm. Wykonanie pomiarów jest niedopuszczalne: a) w miejscach, gdzie beton jest rakowaty, spękany, skarbonizowany, skorodowany i w sposób widoczny lokalnie zawilgocony, b) w miejscach nagromadzenia mleczka cementowego lub grubego kruszywa, c) w linii przebiegania przerw technologicznych w betonowaniu, d) w warstwach betonu przemarzniętego w okresie dojrzewania, e) w miejscach z przypuszczalnymi wkładkami stalowymi, ceramicznymi, drewnianymi itd. Lub z pustkami znajdującymi się na głębokości do 3 cm od badanej powierzchni. Dopuszcza się badanie betonu w przypadkach wg a), b) i d) pod warunkiem usunięcia warstw wadliwych Warunkiem dopuszczenia tych miejsc do pomiaru jest usunięcie warstw wadliwych. Beton pokryty arbą, tynkiem lub zanieczyszczeniami przed pomiarem należy oczyścić. Miejsca do badań powinny być gładkie i odpylone. W razie potrzeby należy je wyrównać przy użyciu kamienia ściernego. III) Opis i zasada działania młotka Silver Schmidt Przyrząd należy do grupy przyrządów określających twardość betonu na podstawie pomiaru wielkości odskoku od powierzchni betonu ciężaru uderzającego w nią z określoną siłą. Uderzenie wywoływane jest za pomocą systemu sprężynowego. Energia uderzenia wynosi 2,207 Nm. IV) Obsługa i ustawianie przyrządu Ładowanie urządzenia Wskaźnik wyczerpania baterii pozwala na wykonanie jeszcze ok. 100 pomiarów. W celu naładowania baterii, przyrząd należy podłączyć złączem USB do ładowarki lub komputera. Przybliżony czas ładowania ok. 90 min. Włączanie urządzenia Nacisnąć przycisk SELECT

8 Kontrola działania Przed badaniem elementu należy przeprowadzić kontrolę urządzenia. Należy oczyścić końcówkę trzpienia i gniazdo kowadła kontrolnego. Wykonać 10 pomiarów. Na kowadle ustawionym na nieruchomym podłożu młotek prawidłowo działający powinien wskazywać liczbę odbicia 91±2,0. W przeciwnym przypadku, młotek jest niesprawny. Resetowanie urządzenia Należy dokonać pomiaru przy wciśniętym przycisku SELECT. Usuwane są wszystkie pomiary i ustawienia użytkownika. Przyrząd przyjmuje ustawienia standardowe (wbudowane). Interejs użytkownika Nawigacja Nawigacja w menu poprzez przechylanie urządzenia Nawigacja w liście pomiarów za pomocą obrotu urządzenia (wokół osi podłużnej) Nacisnąć przycisk SELECT w celu wyboru pozycji menu Ustawienia opcjonalne Wybór jednostki wytrzymałości betonu Wybór typu metody statystycznej obróbki wyników Wybór krzywej regresji Wybór rodzaju próbek odniesienia (betonowych) Kontrola ustawień Lekko nacisnąć trzpień w celu podglądu aktualnych ustawień Symbole na wyświetlaczu pojed. pomiar statystyka podgląd krzywa regr. jednostki próbka kontr Dalsze inormacje na następnych stronach V) Wykonywanie pomiarów Młotek należy ustawić prostopadle do badanej i odpowiednio przygotowanej powierzchni i powoli naciskać, aż do zwolnienia mechanizmu spustowego i wywołania uderzenia. Kolejny pomiar należy dokonać w innym punkcie (w obrębie jednego miejsca pomiarowego) unikając widocznych powierzchni dużych ziaren kruszywa, okuć i zbrojenia.

9

10

11 Zał. 3 Dobór hipotetycznej unkcji regresji I. Przyjęcie hipotetycznej unkcji regresji Na podstawie inormacji prowadzącego zajęcia lub danych literaturowych, przyjąć unkcję regresji. Dobór unkcji polega na ustaleniu wartości współczynnika korygującego C, który dopasowuje ogólną unkcję na podstawie wytrzymałości betonu na ściskanie ustalonej w badaniu próbek kontrolnych. II. III. IV. Ustalenie minimalnej liczby próbek kontrolnych Minimalna liczba próbek kontrolnych powinna wynosić: a) 3 sztuki w przypadku badania próbek wykonanych podczas betonowania konstrukcji lub wyciętych z konstrukcji, b) 9 sztuk wykonanych dodatkowo według projektowanego składu betonu, jeżeli nie jest możliwe postępowanie jak w punkcie a). Badanie próbek kontrolnych za pomocą młotka Schmidta Próbki należy badać w co najmniej 5 miejscach pomiarowych na całej powierzchni z wyłączeniem górnej płaszczyzny podczas betonowania. W czasie badania próbki powinny być ściskane siłą wywołującą naprężenie w betonie równe 2 MPa. Badanie porównawcze wytrzymałości na ściskanie próbek kontrolnych (zgodnie z PN-EN Beton zwykły) V. Określenie wartości współczynnika korygującego C Wartość współczynnika C należy obliczać ze wzoru: c,test C c C - współczynnik korygujący c,test - średnia, porównawcza wytrzymałość betonu na ściskanie z badania próbek kontrolnych c - średnia wytrzymałość betonu na ściskanie z przyjętej unkcji regresji w postaci ogólnej VI. Weryikacja dobranej hipotetycznej unkcji regresji Dobrana, hipotetyczna unkcji regresji może być zastosowana do oceny wytrzymałości betonu na ściskanie w danej konstrukcji, jeżeli kwadratowe odchylenie względne k jest mniejsze od 12% n ci ci, test i 1 ci k 100% 12% n 1 ci - wytrzymałość i-tej próbki z dobranej unkcji regresji (z uwzględnioną wartością współczynnika C) c,test - porównawcza wytrzymałość i-tej próbki z badania próbek kontrolnych n - liczba próbek kontrolnych 2